DE102009045731A1

DE102009045731A1 - Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken

Info

Publication number: DE102009045731A1
Application number: DE102009045731A
Authority: DE
Inventors: Peter Rathgeber
Original assignee: Homag Holzbearbeitungssysteme GmbH
Current assignee: Homag GmbH
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2011-04-21
Also published as: EP2311612A3; EP2311612A2; ES2624449T3; EP2311612B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, umfassend: eine Fördereinrichtung zum Fördern der Werkstücke in einer Förderrichtung; eine Bearbeitungseinrichtung zum Be- und/oder Verarbeiten einer ersten und/oder zweiten Werkstückfläche, insbesondere Werkstückschmalfläche, die das Werkstück seitlich in der Förderrichtung begrenzt, wobei die Bearbeitungseinrichtung ein Bearbeitungsmittel aufweist, das an einem Träger angebracht ist, der an einer ersten Lagerungsstelle entlang einer ersten Kurvenbahn und an einer zweiten Lagerungsstelle entlang einer zweiten Kurvenbahn geführt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen.
Stand der Technik
Die Bearbeitung von Werkstücken wird in zunehmenden Maße automatisiert. Hierbei ist es verbreitet, Werkstücke mittels Fördereinrichtungen weitgehend automatisiert Bearbeitungseinrichtungen zuzuführen. Im Bereich der Verarbeitung von plattenförmigen Holz-, Kunststoff-, und Verbundwerkstücken werden die Werkstücke mit einer relativ hohen Geschwindigkeit mittels einer Fördereinrichtung beispielsweise einer Kantenbearbeitungseinrichtung zugeführt.
Im Stand der Technik ist es bekannt, eine Kantenbearbeitung der Werkstücke im Durchlaufverfahren durchzuführen. Hierzu wird ein Bearbeitungsaggregat, z. B. ein Fräsaggregat auf die Materialflussgeschwindigkeit beschleunigt und mit dem Werkstücktransport synchron mitbewegt. Während der synchronen Bewegung wird für die Kantenbearbeitung mittels einer Zustellachse ein Bearbeitungsmittel in das Werkstück ein und ausgetaucht. Danach wird das Bearbeitungsaggregat schnell in seine Ausgangsposition zurückgefahren und der Vorgang wird für das nächste Werkstück erneut durchgeführt. Nachteilig hierbei ist, das die Taktleistung begrenzt, die Steuerung aufwändig und diese technische Lösung teuer ist.
Darstellung der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, die Kanten der Werkstücke im Durchlaufverfahren bei hohen Taktzahlen kostengünstig zu bearbeiten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung.
Demgemäß umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine Fördereinrichtung zum Fördern der Werkstücke in einer Förderrichtung und eine Bearbeitungseinrichtung zum Be- und/oder Verarbeiten einer ersten und/oder zweiten Werkstückfläche, insbesondere Werkstückschmalfläche, die das Werkstück seitlich in der Förderrichtung begrenzt. Dieser Grundaufbau entspricht soweit dem Stand der Technik einer weitgehend automatisierten Maschine zum Transportieren und gleichzeitigen Bearbeiten von Werkstückflächen.
Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, die Bearbeitung im laufenden Materialfluss zu ermöglichen, indem die Bearbeitungseinrichtung ein Bearbeitungsmittel aufweist, das an einem Träger angebracht ist, der an einer ersten Lagerungsstelle entlang einer ersten Kurvenbahn und an einer zweiten Lagerungsstelle entlang einer zweiten Kurvenbahn geführt ist. Wird der Träger mit dem Bearbeitungsmittel an zwei Stellen entlang von Kurvenbahnen zum geförderten. Werkstück bewegt, wird das Bearbeitungsmittel an jeder dieser Lagerungsstellen entsprechend dem Richtungsvektor der Kurvenbewegung, der in Förderrichtung zeigt, in der Förderrichtung und entsprechend dem Richtungsvektor der Kurvenbewegung, der quer zur Förderrichtung zum Werkstück hin zeigt, in Richtung auf das Werkstück zu bzw. davon weg bewegt. Durch die Bewegungsvektoren der Kurvenbahnen werden somit sowohl die Bewegung des Bearbeitungsmittels mit dem Werkstück und zurück als auch die Zustellbewegung realisiert. Bevorzugt sind die resultierenden Bewegungsgeschwindigkeiten beider Lagerungsstellen in der Förderrichtung während der Bearbeitung gleich der Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks in der Förderrichtung. Das Bearbeitungsmittel wird dadurch mit dem Werkstück in der Förderrichtung mitbewegt und taucht gleichzeitig in das Werkstück ein oder wird davon wegbewegt. Nach dem Bearbeiten wird das Bearbeitungsmittel auf seiner Bahn, die durch die Führung der Lagerungsstellen des Trägers entlang der ersten bzw. zweiten Kurvenbahn, definiert ist, in seine Ausgangslage zurückgeführt. Die Kurvenbahn wird somit bevorzugt in einer Richtung durchlaufen, wodurch ein Abstoppen und Reversieren der Bearbeitungsmittelbewegung entfällt. Ferner entfällt die aufwändige, bei herkömmlichen Bearbeitungsmaschinen erforderliche, Synchronisation der Bearbeitungsmittelbewegung entlang des Materialflusses mittels einer ersten linearen Achse und der Zustellbewegung mittels einer weiteren linearen Achse. Auch das dynamische Verhalten der erfindungsgemäßen Lösung ist gegenüber dem Stand der Technik verbessert, da das Abstoppen und Beschleunigen entfällt, wodurch erhöhte Taktleistungen ermöglicht werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Bearbeitungseinrichtung als spanend bearbeitendes Aggregat, insbesondere als Säge- oder Fräsaggregat ausgebildet. Durch eine Fräs- oder Sägebearbeitung lassen sich gewünschte Geometrien an den Werkstückanten realisieren. Die Bearbeitungseinrichtung kann ferner bevorzugt ein Bearbeitungsmittel zum Ausklinken oder auch ein Bohraggregat aufweisen. Ferner kann die Bearbeitungseinrichtung als Aggregat zum Einbringen von Verbindungselementen oder dergleichen in das Werkstück ausgebildet sein. Beispielsweise werden hierbei Befestigungshülsen, Gewindeelemente usw. in das Werkstück eingepresst oder eingeschraubt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bewegung des Bearbeitungsmittels mit der translatorischen Bewegung der Fördereinrichtung synchronisiert, und zwar bevorzugt derart, dass die Bearbeitungseinrichtung zumindest während des Bearbeitungsvorganges im wesentlichen. dieselbe Bewegungsgeschwindigkeit in der Förderrichtung besitzt wie die Fördereinrichtung. Dadurch wird eine Zustellung des Bearbeitungsmittels orthogonal zur Förderrichtung realisiert. Ist die Fördergeschwindigkeit des Werkstückes konstant, variiert dabei die Zustellgeschwindigkeit des Bearbeitungsmittels.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Lagerungsstelle an einer ersten Antriebskurbel und die zweite Lagerungsstelle an einer zweiten Antriebskurbel zum Bewegen des Trägers mit dem Bearbeitungsmittel angelenkt. Die Antriebskurbeln führen dabei die Lagerungsstellen unter Aufbringung eines Drehmoments entlang jeweils einer Kurvenbahn.
Besonders bevorzugt sind die Kurvenbahnen Kreisbahnen, bevorzugt Ellipsoidbahnen oder Parabelbahnen. Kreisbahnen bieten den Vorteil, dass diese besonders einfach durch eine Drehlagerung der Kurbeln realisierbar und als rotatorische Achsen einfach steuerbar sind. Ellipsoidbahnen oder Parabelbahnen ermöglichen die Einstellung spezifischer Geschwindigkeitscharakteristiken der Annäherung des Bearbeitungsmittels quer zur Förderrichtung an das Werkstück.
Bevorzugt weisen die erste Kurvenbahn und die zweite Kurvenbahn die gleiche Geometrie auf und sind planparallel zueinander, so dass der Träger eine gleich bleibende Winkelstellung zur Förderrichtung einnimmt.
Besonders bevorzugt ist das Bearbeitungsmittel zwischen der ersten Lagerungsstelle und der zweiten Lagerungsstelle an dem Träger angebracht. Dadurch ergibt sich eine statisch stabile Aufnahme des Bearbeitungsmittels zwischen den beiden Lagerungsstellen. Ebenso möglich ist eine Anordnung des Bearbeitungsmittels außerhalb der Lagerungsstellen am Träger. Das Bearbeitungsmittel kann dadurch in einer Richtung mit mehr Freiraum am Träger angebracht werden. Dadurch ergibt sich auch eine andere Kinematik, der die Steuerung der Kurbeln Rechnung tragen muss.
Bevorzugt sind die Antriebskurbeln mechanisch oder elektromechanisch mit der Fördereinrichtung gekoppelt. Diese Kopplung der Antriebskurbeln mit der Fördereinrichtung ermöglicht eine einfache Synchronisation zwischen beiden, ohne dass eine Werkstückposition erfasst werden muss. Der steuerungstechnische Aufwand und die Fehleranfälligkeit kann auf diese Weise reduziert werden.
Bevorzugt kann die Position wenigstens eines auf der Fördereinrichtung geförderten Werkstückes erfasst werden, auf deren Basis das Bewegen der ersten Lagerungsstelle entlang der ersten Kurvenbahn und/oder der zweiten Lagerungsstelle entlang der zweiten Kurvenbahn gesteuert wird. Diese Steuerung der Bewegung des Trägers mit dem Bearbeitungsmittel ermöglicht die Berücksichtigung der tatsächlichen Werkstückposition unabhängig von der Fördereinrichtung. Die Steuerung der Bearbeitungseinrichtung kann dadurch unabhängig von der Steuerung der Fördereinrichtung erfolgen. Ferner können Verlagerungen des Werkstücks auf der Fördereinrichtung berücksichtigt werden. Ferner können Änderungen der Werkstückgeometrie bei der Bearbeitung berücksichtigt werden, ohne dass in die Steuerung der Fördereinrichtung für eine Synchronisation mit der Bearbeitung eingegriffen werden muss.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Von den Figuren zeigen:
1 eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Figur der Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Bearbeiten von Werkstücken 2. Das Werkstück 2 weist eine erste Werkstückfläche 6 und eine zweite Werkstückfläche 7 auf, die in dieser Draufsicht vertikal zur Bildebene verlaufen. Das Werkstück 2 ist im Bild in einer ersten Werkstückposition A und einer zweiten Werkstückposition B dargestellt. Eine Fördereinrichtung 4, die vertikal im Bild verlaufend dargestellt ist, transportiert das Werkstück 2 zur ersten Werkstückposition A, dann weiter zur zweiten Werkstückposition B und weiter in der Materialflussrichtung F, die mit einem Pfeil dargestellt ist. In der ersten Werkstückposition A ist das Werkstück 2 noch nicht bearbeitet, in der zweiten Werkstückposition B ist die erste Werkstückfläche 6, die im wesentlichen parallel zur Förderrichtung F verläuft, bearbeitet. Eine Bearbeitungseinrichtung 10 ist links neben dem Werkstück 2 dargestellt. Die Bearbeitungseinrichtung 10 weist als Bearbeitungsmittel 12 bei diesem Ausführungsbeispiel ein Fräsaggregat auf. Das Bearbeitungsmittel 12 ist an einem Träger 14 angebracht. Der Träger 14 ist an einer ersten Lagerungsstelle 16 an einer ersten Antriebskurbel 17 angelenkt und an einer zweiten Lagerungsstelle 18 an einer zweiten Antriebskurbel 19 angelenkt. Die erste Antriebskurbel 17 bewegt die erste Lagerungsstelle 16 des Trägers 14 unter Aufbringung eines Drehmomentes entlang einer ersten Kurvenbahn K1, die bei diesem Ausführungsbeispiel als Kreisbahn um den Mittelpunkt M1 realisiert und durch einen Pfeil dargestellt ist. Die zweite Antriebskurbel 19 bewegt die zweite Lagerungsstelle 18 des Trägers 14 unter Aufbringung eines Drehmoments entlang einer zweiten Kurvenbahn K2, die bei diesem Ausführungsbeispiel als Kreisbahn um den Mittelpunkt M2 realisiert und durch einen Pfeil dargestellt ist.
Im Betrieb wird das Werkstück 2 an der ersten Werkstückfläche 6 bearbeitet, während es von der Fördereinrichtung 4 in Materialflussrichtung F aus der ersten Werkstückposition A in die zweite Werkstückposition B transportiert wird. Das Bearbeitungsmittel 12 der Bearbeitungseinrichtung 10 wird während des Werkstücktransports in einen Bearbeitungseingriff mit dem Werkstück 2 geschwenkt. Dazu schwenkt die erste angetriebene Antriebskurbel 17 im Uhrzeigersinn um den Mittelpunkt M1. Dabei wird der Träger 14 mit der ersten Lagerungsstelle 16 entlang der ersten Kurvenbahn K1 bewegt. Entsprechend schwenkt die zweite angetriebene Antriebskurbel 19 im Uhrzeigersinn um den Mittelpunkt M2. Dabei wird der Träger 14 mit der zweiten Lagerungsstelle 18 entlang der zweiten Kurvenbahn K2 bewegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Geometrien der Kurvenbahnen K1 und K2 gleich und die Bewegung der Antriebskurbeln 17, 19 erfolgt synchron. Dadurch bleibt der Träger 14 mit dem daran angeordneten Bearbeitungsmittel 12 während der Bewegung gleich zu dem Werkstück 2 ausgerichtet. Durch das Führen der Lagerungsstellen 16, 18 entlang der Kurvenbahnen K1, K2 wird das Bearbeitungsmittel 12 gegen das Werkstück 2 geführt, so dass dieses bearbeitet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Drehgeschwindigkeit der Antriebskurbeln 17, 19 so gesteuert, dass die Verlagerungsgeschwindigkeit des Bearbeitungsmittels 12 in der Förderrichtung F während des Eingriffs des Bearbeitungsmittels 12 in das Werkstück 2 immer gleich der Fördergeschwindigkeit des Werkstücks 2, also der Transportgeschwindigkeit der Fördereinrichtung 4 ist. Dadurch kann das Bearbeitungsmittel 12 wie bei konventionellen Bearbeitungsmaschinen orthogonal zur Förderrichtung F in das Werkstück 2 einstechen. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt unter anderem darin, dass die Bewegung nach der Bearbeitung eines Werkstücks 2 als Kreisbahnbewegung weiter fortgesetzt werden kann und daher kein Abstoppen nötig ist. Eine 360° Drehung der Antriebskurbeln 17, 19 in eine Drehrichtung führt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wieder zu einer identischen Lage des Bearbeitungsmittels 12. Dadurch kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine höhere Taktgeschwindigkeit realisiert werden als bei herkömmlichen Bearbeitungsmaschinen. Ferner ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit geringem Aufwand steuerbar, da lediglich eine der gleichlaufenden rotatorischen Achsen steuerungstechnisch berücksichtigt werden muss, die das Bearbeitungsmittel 12 mit dem Materialfluss mitführen und gleichzeitig eine Zustellbewegung realisieren.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken
2: Werkstück
4: Fördereinrichtung
6: erste Werkstückfläche
7: zweite Werkstückfläche
10: Bearbeitungseinrichtung
12: Bearbeitungsmittel
14: Träger
16: erste Lagerungsstelle
17: erste Antriebskurbel
18: zweite Lagerungsstelle
19: zweite Antriebskurbel
A: erste Werkstückposition
B: zweite Werkstückposition
F: Förderrichtung
K1: erste Kurvenbahn
K2: zweite Kurvenbahn
M1: erster Mittelpunkt
M2: zweiter Mittelpunkt

Claims

Vorrichtung (1) zum Bearbeiten von Werkstücken (2), die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, umfassend: eine Fördereinrichtung (4) zum Fördern der Werkstücke (2) in einer Förderrichtung (F); eine Bearbeitungseinrichtung (10) zum Be- und/oder Verarbeiten einer ersten und/oder zweiten Werkstückfläche (6, 7), insbesondere Werkstückschmalfläche, die das Werkstück (2) seitlich in der Förderrichtung (F) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (10) ein Bearbeitungsmittel (12) aufweist, das an einem Träger (14) angebracht ist, der an einer ersten Lagerungsstelle (16) entlang einer ersten Kurvenbahn (K1) und an einer zweiten Lagerungsstelle (18) entlang einer zweiten Kurvenbahn (K2) geführt ist.
Vorrichtung (1) zum Bearbeiten von Werkstücken (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (10) als spanend bearbeitendes Aggregat, insbesondere als Säge- oder Fräsaggregat ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) zum Bearbeiten von Werkstücken (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (10) als Aggregat zum Einbringen von Verbindungselementen oder dergleichen in das Werkstück ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) zum Bearbeiten von Werkstücken (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Bearbeitungsmittels (12) mit der translatorischen Bewegung der Fördereinrichtung (4) synchronisiert ist, und zwar bevorzugt derart, dass die Bearbeitungseinrichtung (10) zumindest während des Bearbeitungsvorganges im wesentlichen dieselbe Bewegungsgeschwindigkeit in der Förderrichtung (F) besitzt wie die Fördereinrichtung (4).
Vorrichtung (1) zum Bearbeiten von Werkstücken (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagerungsstelle (16) an einer ersten Antriebskurbel (17) und die zweite Lagerungsstelle (18) an einer zweiten Antriebskurbel (19) zum Bewegen des Trägers (14) mit dem Bearbeitungsmittel (12) angelenkt sind.
Vorrichtung (1) zum Bearbeiten von Werkstücken (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahnen (K1, K2) Kreisbahnen, Ellipsoidbahnen oder Parabelbahnen sind.
Vorrichtung (1) zum Bearbeiten von Werkstücken (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kurvenbahn (K1) und die zweite Kurvenbahn (K2) die gleiche Geometrie aufweisen.
Vorrichtung (1) zum Bearbeiten von Werkstücken (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kurvenbahn (K1) und die zweite Kurvenbahn (K2) planparallel zueinander sind.
Vorrichtung (1) zum Bearbeiten von Werkstücken (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungsmittel (12) zwischen der ersten Lagerungsstelle (16) und der zweiten Lagerungsstelle (18) an dem Träger (14) angebracht ist.
Vorrichtung (1) zum Bearbeiten von Werkstücken (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebskurbeln (17, 19) mechanisch oder elektromechanisch mit der Fördereinrichtung (4) gekoppelt sind.
Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken (2) unter Einsatz einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: a) Fördern des Werkstückes (2) mittels der Fördereinrichtung (4); b) Bearbeiten der ersten und/oder zweiten Werkstückfläche (6, 7), die das Werkstück (2) seitlich in der Förderrichtung (F) begrenzen, mittels des Bearbeitungsmittels (12) der Bearbeitungseinrichtung (10) gleichzeitig mit dem Fördern, wobei der Träger (14), an dem das Bearbeitungsmittel (12) angebracht ist, mit seiner ersten Lagerungsstelle (16) entlang der ersten Kurvenbahn (K1) und mit seiner zweiten Lagerungsstelle (18) entlang der zweiten Kurvenbahn (K2) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während des Verfahrensschritts der Bearbeitung ein Verfahrensschritt c) einer Erfassung der Position wenigstens eines auf der Fördereinrichtung (4) geförderten Werkstückes (2) erfolgt, auf deren Basis das Bewegen der ersten Lagerungsstelle (16) entlang der ersten Kurvenbahn (K1) und/oder der zweiten Lagerungsstelle (18) entlang der zweiten Kurvenbahn (K2) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Orientierung des Trägers (14) zur Förderrichtung (F) zumindest während der Bearbeitung im Wesentlichen unverändert bleibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während des Arbeitsschritts der Bearbeitung die erste Antriebskurbel (17) und die zweite Antriebskurbel (19) mit der Fördereinrichtung (4) derart gekoppelt sind, dass die Lage und/oder Geschwindigkeit der Fördereinrichtung (4) erfasst und zur Steuerung einer Drehlage und/oder Drehgeschwindigkeit der Antriebskurbeln (17, 19) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (10) zumindest während des Bearbeitungsvorganges im wesentlichen dieselbe Bewegungsgeschwindigkeit in der Förderrichtung (F) besitzt wie die Fördereinrichtung (4).